摘要：随着我国经济的迅速发展和工业化进程的加深，工业生产水平越来越高，电力的需求量也随之增加，为火电厂的发展创造了一个广阔的空间。我国当前火电厂的电气自动化作用中，不断的引进新技术，分散控制系统在火电厂中得到了广泛的应用，大大提高了电气自动化作业的安全性，为火电厂工作人员提供了一个安全的工作环境。本文对火电厂电气自动化应用分散控制系统的意义进行了分析，对分散控制系统在实现火电厂电气自动化进行了深入的探讨，旨在为分散控制系统的应用提供思路。
关键词：分散控制系统；电器自动化；火电厂；应用
作为我国传统的发电形式，火电厂在我国电力产业中始终有着重要的地位。随着技术的进步，以风能、水能为主的新型能源逐渐得到了广泛的应用。火电厂与这些新型能源电力企业不同，在技术水平、生产力等方面都存在一定的差距。当前我国很多火电厂都应用了电气自动化技术，从某种程度上来说能够缩小与现代新能源电厂的差距，但是从整体上看火电厂的电器自动化水平仍然处于弱势地位。
分散控制系统指的是将多个微处理器作为核心，来完成整个过程的控制采集站[1]。随着我国经济的发展，工业化水平不断提高，分散控制系统在国内火电厂的应用也越来越广，技术日益成熟，得到了人们的一致认可。分散控制系统应用于火电厂中，电气自动化水平大大提高，能够适应现代社会对于电力的强烈需求。因此，本文对分散控制系统的优缺点以及发展现状进行了分析，并对火电厂电气自动化应用分散控制系统进行了阐述。
一、电气自动化实现分散控制的必要性分析
近年来，我国工业水平发展迅速，电气自动化进程加深，分散控制系统逐渐应用于各大企业中，推动了企业电气自动化的发展。分散控制系统作为一种新型计算的控制系统，能够将火电厂的过程控制与企业管理结合在一起，实现分布式过程的控制系统。分散控制系统能够较好的符合市场运作的特点，满足企业管理的需求，能够较好的适应过程控制、过程管理、数据获取等特点。结合应用计算机技术、通信技术、显示技术以及控制技术，分散控制系统通过数据告诉公路或者互联网能够将各个区域的各种功能的火电厂的计算机串联起来，构建一个完整的闭环控制系统，有着较高的安全性和可靠性，且后期的维护比较方便，能够提高火电厂电气自动化的工作效率，为工作人员的安全提供了保障。所以，分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用有着重要的意义。
二、火电厂自动化的功能及特点
作为一种新型多方位的控制体系，火电厂自动化能够将主控室的机器、炉和电调整到一致的状态，能够实现统一的管理和控制，在这样的控制系统下，信息资源是可以共享的。火电厂电气自动化的应用显著提高了火电厂的工作效率，但是当前的应用中却存在不少问题，即电气自动化的运行管理水平无法满足火电厂日益增长的自动化技术的需求，逐渐不能适应不断推进的电力市场的速度。因此，怎样合理的应用分散控制系统来实现高效率、高质量的电气自动化运行和管理，是当前我国各方专家面临的重要问题。火电厂电气自动化的核心功能是对设备的监测和控制，在这个控制系统下，能够将数据交换过程中的信号变化和部分特殊的数据传输出来。通常情况下，这样的控制系统有着较多的设备，其布置也比较复杂。
三、火电厂电气自动化的现状及趋势
3.1 DCS的起源与应用
分散控制系统的应用试点于1985年在美国出现，这是分散控制系统的开端。随着社会的不断进步，各种工业技术的不断发展与更新，分散控制系统经过不断的改进与完善，通过实践积累了大量的应用经验，在人们的不断探索和研发过程中开始向着更广更深的范围进行扩张。人们不再将分散控制系统局限的应用在锅炉和汽轮机的热工监视中，使其应用于发电机组的发电、配电以及供电等过程得以实现。现在，国内的分散控制系统供应商已经熟悉掌握了这种覆盖技术的成套使用方法。根据分散控制系统在各项的应用，证明了的该系统是值得信任的，与此同时，更加完善的分散控制系统与分散系统的优化对保障机组的正常安全应用具有很大的意义。
3.2 DCS的发展
目前，分散控制系统已经朝着横向与纵向两个方向开始了功能的扩展，向上发展到SIS，向下发展到FCS，分散控制系统的纵向延伸使现场总线技术出现。现场总线是具有开放性、数字化、多节点的一种通信技术，其中包括了智能化的现场设备和系统，可以通过现场的设备与数字量信息的运行中进行交换，来达到双方之间的控制与共享，从而避免了只能依靠电缆进行单一传输的一种弊端[2]。现场技术主要是源于现场模拟仪表的技术缺陷出现的，因为现场模拟技术仪表主要有速度慢，成本高和精准度过低的缺陷，以及与数字技术的计算机控制现状不相符等使用问题。通过不断的探索研究与实践，发现可以把分散控制系统应用到就地仪表设备中，这样，能够更好的控制功能块的组合。但是由于国际对于这一新生事物没有统一的标准，因此，在应用上还需要改进与推广。
四、分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用
对于火电厂的运行管理来说，电气自动化是其必经之路。电气自动化系统能够大大提高火电厂的自动化水平，推动了火电厂的发展，同时在其他的领域中也有着广阔的应用空间。分散控制系统作为自动化系统的典型代表，能够为火电厂提供综合化自动技术。火电厂中应用的电气自动化技术能够大大扩展分散控制系统的延伸空间，能够将全厂的各个过程和运行缓解进行集中的监控和管理。电力企业要不断的完善分散控制系统的内容，才能实现火电厂的科学化管理，提高生产的效率和质量，从而推动整个行业的的发展。
选择某个火力发电厂为例来进行说明，该火电厂电气自动化的设备包括两部分的内容：意识单元机组电气设备，二是电厂网控的相关设备。根据火电厂机炉电一体化控制的相关规定和设计内容来说，全厂网控是属于分散控制系统的一种，当然单元机组电气化也不例外。在火电厂电气自动化的设计中，应用的技术是全微机自动化技术，来实现分层分布和分散，为分散控制系统平台的构建奠定了基础，将各个机组的分散控制系统相互连接起来，通过控制系统来实现集中的、统一的控制，能够进行一体化的控制和管理[3]。该发电厂想要充分的发挥分散控制系统的作用，于是把电气相关的各种设备的自动化控制系统都纳入到了分散控制系统当中，利用分散控制系统的科学管理，能够让在远方控制电气开关的合闸、分闸以及联锁等过程，也能对厂用电系统以及汽轮机发变组的功能进行控制。该火电厂的分散控制系统中包括了电厂网控部分与单元机组电气部分，将以往的网控制关闭，而是通过统一的集中控制室来实现网控，应用了网控自动化控制系统来实现对供用电器系统以及升压站的检测和控制。这里的控制系统需要考虑的问题是，当某台机组发生故障无法正常运转时不能影响到网控自动化系统的运作，同时还应该保证网控自动化控制系统能够检测和控制全厂的公用系统的运行。
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软件、通信网络以及系统设备共同构成了该火电厂的分散控制系统。通过现场控制站来实现过程控制，将位置分散和控制功能分散的相关硬件设备体现出来，例如电源、I/O模件、控制器、端子单元等。具有着控制系统的设计、维修与调试、组态等功能；控制器选择了一个性能较强、容量较大的过程数据的处理器，将I/O子模件利用总线串联起来，再通过控制通道来实现控制器模件的数据交换；通讯设备选择一个多功能的处理机；安排专业的设备操作员，能够将计算的软件和硬件实现有机的结合，操作员在计算机运作过程中进行操作、记录和监控，发挥过程控制的系统维护。监视以及控制算法组态等功能，选择工业用微机作为基础，再配置合适的硬件和软件设备，共同构成工程师站，控制算法组态有两组形式，一种是离线组态，另一种是在线组态；选择合适的通信网络将EWS、WPCU和HIS等连接起来[4]。硬件设备包涵着控制网络、操作网络、子总线和控制通道；安排下层组态工具，过程控制应用通过计算机和操作系统以及全部的专用组态软件系统构成，对系统进行监视和维护，能够完成软件组态，同时在在线的工作设备或者离线的工作设备中加入上层组态工具，主要是对现场系统设备的组态画面进行结合，例如变量显示、系统图、顺序控制图等。
经过了网控NCS和单元机组ECS的调试后，该火电厂逐步进行了实施，实践结果显示，系统监控回路指示正确，没有出现异常的运行情况，电子设备的控制和操作过程的安全性较高，有着良好的稳定性和可靠性，逻辑闭锁功能的运行无异状，能够有效的对单元机组和全厂网控电气设备进行监视和控制，运行情况良好，能够实现保护闭锁的功能[5]。该火电厂在网控系统中应用了分散控制系统，对火电厂进行了统一的控制和管理，实现了控制一体化，同时对控制系统的结构进行了优化，保证了机组的稳定运行，方便了后期的维修和管理。
五、电气自动化实现分散控制的优缺点分析
（一）分散控制应用于火电厂电气自动化的优点
一是有着较高的可靠性。火电厂的电气自动化的控制通过分散结构，能够将系统的功能进行分散，同时也将地理位置进行了分散，能够大大提高整个系统的稳定程度。①分散的结构可以分散系统的危险性，一旦部分机组发生了故障，不会对其他设备的正常运行状态造成影响。②能够冗余的配置关键设备，包括重要部分的电源、控制器以及重要通信设备等，通过冗余配置的实施，能够在主设备发生故障时，保证整个系统的稳定性，让备用的设备来继续完成主设备的工作，大大提高了系统的可利用率[6]。
二是能够实施的进行监控。火电厂电气自动化中应用了分散控制系统，能够通过专业的操作员站来对现场和整个操作过程进行实时的监控，能够将现场设备的运行情况以及参数变化情况及时的反应到系统中，操作员能够实施的掌控现场设备的运行情况，实现高效率的操作和控制。
三是后期的维修方便。通常情况下，分散控制系统的微处理器都具有一定的自动诊断功能，系统能够自由的运行自动诊断程序，一旦出现了故障，自动诊断程序会马上发出警报，并能够准确的显示出发生故障的位置和设备的运行状态，能够让工作人员及时的对设备进行检查和维修，模块能够实现在线拔插，后期维修起来非常方便。
（二）分散控制应用于火电厂电气自动化的缺点
一是火电厂电气自动化的分散控制系统对外界的运行环境有着较高的要求，必须要有一个良好的运行环境作为保障。因此，要保证分散控制系统的运行环境的温度状态适宜，且要保持温度的恒定，不能出现温度的大幅度变化。一旦运行环境的温度过低，就会造成测量仪器的运行，在信息数据的测量过程中容易出现错误计算，严重时会发生静电现象，对整个信息的传输过程造成恶劣的影响。一旦运行环境的温度过高，会造成电子设备的受潮，从而对信息数据的测量准确性造成严重的影响。
二是分散控制系统对电磁场的敏感性较强，其运行状态容易受到电磁场的影响。一般情况下，我国是通过信息平台来对分散系统中的设备进行控制的，这是由于电磁场会严重影响信息数据的传输。因此，在火电厂分散控制系统的运行过程中，一定要保证完全的屏蔽电磁场，防止分散控制系统在工作时出现感应电流[7]。与此同时，在分散控制系统的运行过程中，工作人员坚决不可以使用手机等提供讯公主，避免产生电磁场影响整个系统的运转。
六、电气自动化实现分散控制的前景展望
在新时代的背景下，我国社会经济飞速发展，加快的高新技术的更新换代，新技术不断出现，而旧技术无法适应社会的发展，逐渐被抛弃。分散控制与信息技术有着密不可分的联系，现场总线技术的出现和应用大大促进了分散控制技术的发展。与其他控制技术相比，分散控制系统有着明显的优势，在这样的控制系统下功能比较分散，能够有效的降低风险系数，同时因为分散系统是以计算机的控制作为基础来实现的，所以其信息资源能够实现共享，有着较高的可靠性。当前，我国火电厂引进了不同类型的控制技术，在未来一定会出现更强的新控制技术，推动分散控制技术的应用和发展。
七、结语
火电厂电气自动化分散控制系统将计算机技术、控制技术、显示技术以及通信技术进行了深度的融合，连接了各个区域分散和功能分散的计算机设备，有着较高的性能，大大提高了计算机控制系统的可靠性。分散控制系统的监视性较好，且编程难度系数低，后期的维修和保护比较便捷，当前在我国的火电企业中有着广泛的应用。本文将某火电厂应用分散控制系统的过程进行了说明，根据运行结果证明了分散控制系统的应用价值，并分析了分散控制系统应用的优势和劣势，为其应用提供了思路。分散控制系统能够实现控制的一体化，保证了机组的稳定运行，大大提高了工作效率，有利于提高火电厂电气自动化的可靠性和安全性。
参看文献：
[1]赵刚. 电气自动化在分散控制系统的应用分析[J]. 通讯世界,2017,(16):107-108.
[2]段雅璠,白寅凯. 浅析分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用[J]. 科技风,2015,(21):81.
[3]曾智勇. 关于火电厂电气自动化中分散控制系统的应用[J]. 通讯世界,2015,(21):115-116.
[4]张生瑜. 浅析分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用[J]. 科技创新导报,2015,12(18):84.
[5]江丹,常乐. 浅析分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用[J]. 无线互联科技,2013,(12):150.
[6]张新燕,蔡实忠. 分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用[J]. 科技传播,2013,5(07):145+125.
[7]李俊. 分散控制系统在火电厂电气自动化上的应用[J]. 广西电力,2003,(S1):16-19+39.
论文作者:李彭亮1,王静2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/7/5
标签：火电厂论文; 分散论文; 控制系统论文; 电气自动化论文; 设备论文; 系统论文; 技术论文; 《电力设备》2018年第2期论文;